Устройство для определения теплофизических характеристик материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплофизических характеристик влажных материалов.

Цель изобретения - уменьшение погрешности определения искомых характеристик влажных материалов.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что вследствие размещения исследуемых образцов между комбинированными датчиками влажности генераторного типа, расположенными на противоположных поверхностях имеющихся тепломеров с датчиками температуры и введенных в устройство тепломеров также с датчиками температуры, обеспечивается контроль за поддержанием заданных режимных параметров процесса нагрева влажных образцов, что, в конечном счете, приводит к уменьшению погрешности определения ТФХ.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид в разрезе по оси симметрии

Устройство содержит вакуумную камеру 1, в кольцевом уплотнителе 2 которой на уровне серединного поперечного сечения соосно закреплены два дополнительных тепломера 3 и 4. Датчики 5 и 6 температуры установлены в изометрических покрытиях тепломеров 3 и 4, на изометрических покрытиях (не показаны) закреплены и комбинированные датчики 7 и 8 влажности генераторного типа (ГД). Симметрично относительно спаренных тепломеров 3 и 4 по обе стороны в вакуумной камере 1 размещены подпружиненные блоки 9 и 10 программируемого изменения температуры (например, термобатареи, собранные на базе микроохладителей ТЭМО-3 или ТЭМО-5) с водяным охлаждением 11

О

ел с

|Ьь

ю ю

На поверхностях блоков 9 и 10, обращенных друг к другу, установлены спаренные тепломеры 12 и 13 и 14 и 15 с датчиками 16 и 17 температуры на поверхности соответственно тепломеров 12 и 14,

Датчики 18 и 19 влажности ГД, адекватные датчикам 7 и 8, закреплены на изометрических покрытиях (не показаны) тепломеров 12 и 14. При этом между датчиками 8и18и7и19 влажности установлены исследуемые образцы 20 и 21. Тепловой и механический контакт образцов 20 и 21 соответственно с поверхностью датчиков 8 и 18 и 7 и 19 влажности осуществляется с помощью фиксаторов 22 и 23 сильфонного типа,

Герметичные отсеки А и В вакуумной камеры 1, образованные за счет симметрично расположенного поперек вакуумной камеры 1 уплотнителя 2 с тепломерами 3 и 4, подсоединены к системе подготовки рабочей смеси, состоящей из насоса 24 и генератора 25 влажности.

Устройство работает следующим образом.

При исследовании теплофизических характеристик (ТФХ) влажных материалов образцы 20 и 21 помещают в отдельные герметичные отсеки А и В вакуумной камеры 1. Герметичные отсеки А и В симметричны по отношению к тепломерам 3 и 4, расположенным герметично по контуру в кольцевом уплотнителе 2. При этом меньший из образцов исследуемого материала (например, образец 20), увлажненный, например, до полного насыщения, устанавливают в отсек А на контактной поверхности комбинированного датчика влажности генераторного типа. К противоположной поверхности образца 20 прижимают с заданным усилием датчик 18 влажности, адекватный датчику 8. Для этого с помощью фиксатора 22 сильфонного типа перемещают подпружиненный блок 10 программируемого изменения температуры с установленным на его поверхности (обращенной к образцу) тепломерами 14 и 15, датчиком 17 температуры и датчиком 18 влажности.

Затем таким же образом в отсек В вакуумной камеры 1 устанавливают образец 21, влажность которого, например, равна нулю, т. е. образец 21 устанавливают на контактной поверхности комбинированного датчика 7 влажности. Включают насос: 24 и вакуумируют до заданного значения давления отсек В вакуумной камеры 1 и соответственно образец 21.

Затем к противоположной поверхности образца 21 прижимают с заданным усилием датчик 19 влажности. Для этого с помощью

фиксатора 23 сильфонного типа перемещают подпружиненный блок 9 программируемого изменения температуры с установленными на его поверхности (обращенной к образцу)

тепломерами 13 и 12, датчиком 16 температуры и датчиком 19 влажности.

Таким образом, после задания начальных условий включается вторичная аппаратура с подсоединенными к ней первмчными

0 измерительными датчиками. С помощью блоков 9 и 10 программируемого изменения температуры с водяным охлаждением 11 задаются необходимые граничные условия для проведения опыта,

5По показаниям первичных датчиков

фиксируют наступление регулярного теплового режима второго рода для системы пластин, находящихся между собой в тепловом контакте, и определяют тепловлажностные

0 параметры кинетического процесса нагрева, например, сухого образца 21 и полностью увлажненного образца 20, после чего производят обработку экспериментальных данных.

5Последующим этапом опыта является

увлажнение сухого образца 21, т. е. подключение отсека В к генератору 25 влажности. Критерием наступления регулярного режима второго рода является установле0 ние постоянной скорости изменения показаний датчиков 5и6и16и17 температуры и постоянной разности их показаний. При этом распределение температуры и влажности по толщине пластины описывается зако5 ном параболы.

При любом методе определения ТФХ влажных материалов их значения будут характеризовать данный исследуемый материал при заданной абсолютной величине

0 влажности и распределении влаги по объему образца.

Однако влага, равномерно распределенная по объему образца я начале эксперимента, за время опыта может

5 перераспределиться по его толщине В этом случае, установив к какому локальному или усредненному значению влажности следует отнести измеренные эффективные значения ТФХ влажного об0 разца, можно добиться уменьшения по- грешности измерения,

Как показали расчеты, предлагаемое устройство (по сравнению с известными) позволяет уменьшить погрешность измерений

5 в 1,5-2 раза.

Формула изобретения Устройство для определения теплофизических характеристик материалов, содержащее вакуумную камеру с размещенными в ней двумя блоками программированного

изменения температуры исследуемого образца, на каждом из которых на обращенных одна к другой поверхностях установлены по два тепломера и датчики температуры, установленные на поверхностях тепломеров, контактирующих с исследуемым образцом, отличающееся тем, что. с целью уменьшения погрешности определения искомых характеристик влажных материалов, в устройство дополнительно

0

введены два тепломера, соединенные между собой по поверхностям, не имеющим дат- чиков температуры, и расположенные между блоками программируемого изменения температуры, а также комбинированные датчики влажности генераторного типа, установленные на противоположных поверхностях дополнительно введенных и имеющихся тепломеров с датчиками температуры.

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплофизических характеристик материалов. Цель изобретения - уменьшение погрешности определения искомых характеристик влажных материалов Устройство содержит вакуумную камеру, в которой размещены два блока программируемого изменения температуры исследуемых образцов с установленными на этих блоках двумя парами тепломеров, включающих датчики температуры Третья пара тепломеров размещена между двумя образцами и соединена ло поверхности, не имеющей датчиков температуры. При этом на поверхностях образцов, примыкающим к тепломерам, установлены датчики влажности генераторного типа 1 ил (Л

-«о

C WOVWl/ nVV AA/H/VV

w AAA/wvV3 vvvvww